《化工原理與實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱

1、化工原理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程及教師基本信息課程名稱（中/英文）化工原理與實(shí)驗(yàn)課程編號(hào)學(xué)分3課程性質(zhì)專業(yè)必修授課對(duì)象環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)專業(yè)本科生先修課程要求物理化學(xué)、高等數(shù)學(xué)任課教師信息姓名張景來職稱教授辦公時(shí)間及地點(diǎn) 環(huán)境學(xué)院樓辦公電話、郵箱地址 （86-10） 助教信息姓名 王文嘉助教辦公（答疑或輔導(dǎo)）時(shí)間郵箱地址課程教學(xué)目標(biāo)本課程是在學(xué)生學(xué)完預(yù)修課程: 高等數(shù)學(xué)和物理化學(xué)等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開設(shè)的一門專業(yè)必須課，是一門工程學(xué)科的課程。使學(xué)生掌握研究化工生產(chǎn)中各種單元操作的基本原理，過程設(shè)備和計(jì)算方法。培養(yǎng)學(xué)生具有運(yùn)用課程有關(guān)理論來分析和解決化工生產(chǎn)過程中常見實(shí)際問題的能力。并為后續(xù)專業(yè)課程

2、的學(xué)習(xí)打下必要的基礎(chǔ)。課程簡介化工原理課程屬化學(xué)工程技術(shù)科學(xué)學(xué)科，是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，是環(huán)境工程專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。本課程的總學(xué)時(shí)為51學(xué)時(shí)，其中34學(xué)時(shí)為課堂教學(xué)，17個(gè)學(xué)時(shí)為實(shí)踐教學(xué)。其中課堂教學(xué)章節(jié)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容都是按環(huán)境工程專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)而設(shè)定的，與環(huán)境工程專業(yè)關(guān)系不為緊密的則建議自學(xué)?？己朔绞狡綍r(shí)考核（50%）考核類型課程作業(yè)課堂表現(xiàn)期中考試占總考核比例（ %）30020期末考核（ 50%）閉卷考試學(xué)習(xí)要求1 熟練掌握最基本的單元操作的基本概念和基礎(chǔ)理論，對(duì)單元過程的典型設(shè)備具備基礎(chǔ)的判斷和選擇能力； 2 掌握本大綱所要求的單元操作的基本常規(guī)計(jì)算方法，常見過程的計(jì)算

3、和典型設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算或選型； 3 熟悉運(yùn)用過程的基本原理，根據(jù)生產(chǎn)上的具體要求，對(duì)各單元操作進(jìn)行調(diào)節(jié)； 4 了解化工生產(chǎn)的各單元操作中的故障，能夠?qū)ふ液头治鲈?，并提出消除故障和改進(jìn)過程及設(shè)備的途徑。注1：平時(shí)考核（ %）課程作業(yè)（ %）+研討交流（ %）+期中考核（ %）； 2：平時(shí)考核應(yīng)占總成績的40-70%。二、教學(xué)進(jìn)度及基本內(nèi)容教學(xué)進(jìn)度安排教學(xué)周章節(jié)名稱講授內(nèi)容及掌握程度研究型學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)間（小時(shí)）第1周緒論、流體流動(dòng)1.課程性質(zhì)；2.單位換算；3.物料衡算；4.熱量衡算；5.流體靜力學(xué)原理和應(yīng)用：流體密度、流體靜壓強(qiáng)、流體靜力學(xué)基本方程、U型壓差計(jì)第2周流體流動(dòng)1.流體流動(dòng)

4、中的守恒定律：流體流動(dòng)的連續(xù)性方程及其應(yīng)用、定態(tài)流動(dòng)、柏努利方程及其幾何意義和應(yīng)用、流線與軌線； 2.流體流動(dòng)的阻力：管流現(xiàn)象、流動(dòng)型態(tài)層流和湍流、雷諾數(shù)的物理意義和臨界值、流動(dòng)阻力分析、管流阻力計(jì)算、牛頓粘性定律、管流速度分布、邊界層的發(fā)展和和分離 3.流體流動(dòng)阻力的計(jì)算：直管阻力計(jì)算式、層流時(shí)的摩擦系數(shù)、湍流時(shí)的摩擦系數(shù)、海根-泊稷葉公式樣、布拉修斯公式、范寧公式、局部阻力系數(shù)法和當(dāng)量長度法、非圓管道的當(dāng)量直徑計(jì)算法、因次分析法、Moody圖及其使用第3周流體流動(dòng)1.管路計(jì)算：簡單管路與復(fù)雜管路、簡單管路計(jì)算的方程組、管路的設(shè)計(jì)型計(jì)算、管路的操作型計(jì)算、空氣、水在管中的常用流速范圍、簡單管

5、路的典型試算法 2.流速與流量的測量：皮托管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)第4周流體輸送機(jī)械1離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理：葉輪的構(gòu)造及其類型、泵殼的作用、氣縛現(xiàn)象與灌泵 2離心泵的性能參數(shù)和特性曲線及影響因素：泵的流量、揚(yáng)程、 軸功率和效率參數(shù)；升揚(yáng)高度；揚(yáng)程、軸功率、效率與流量的關(guān)系曲線；泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)和離心泵的銘牌參數(shù)；液體物理性質(zhì)對(duì)特性曲線的影響；泵的轉(zhuǎn)速和葉輪直徑對(duì)特性曲線的影響；3離心泵的工作點(diǎn)和流量調(diào)節(jié)：管路特性曲線方程式；改變閥門的開度；改變泵的轉(zhuǎn)速及葉輪外徑；對(duì)離心泵工作點(diǎn)的影響；離心泵的串聯(lián)和并聯(lián) 4離心泵的安裝和選型：汽蝕現(xiàn)象；安裝高度；離心泵的類型；離心泵的選型 5其他類

6、型的流體輸送機(jī)械：往復(fù)泵；風(fēng)機(jī)第5周傳熱1.熱傳導(dǎo)：傅立葉定律及其在一維穩(wěn)定導(dǎo)熱中的應(yīng)用；2.兩流體間壁傳熱的分析及計(jì)算 3.牛頓冷卻定律 4.傳熱速率方程與熱量衡算式 5.平均溫度差計(jì)算 6.壁溫的計(jì)算第6周傳熱1.對(duì)流傳熱系數(shù)及其主要影響因素；2.對(duì)流傳熱系數(shù)的確定方法；3.輻射傳熱基本知識(shí)；4.兩固體間輻射傳熱計(jì)算；5.加熱和冷卻方法第7周傳質(zhì)過程導(dǎo)論1.相組成表示法 2.分子擴(kuò)散和費(fèi)克定律 3.等分子反向擴(kuò)散和通過靜止組分的單向擴(kuò)散 4.擴(kuò)散系數(shù) 5.湍流流體中的擴(kuò)散 6.對(duì)流傳質(zhì)，相際傳質(zhì)，傳質(zhì)速率和傳質(zhì)系數(shù)第8周吸收1.氣體在液體中的溶解度、亨利定律 2.雙膜模型及傳質(zhì)速率方程 3

7、.低濃度氣體填料吸收塔計(jì)算； 4.高濃度氣體填料吸收塔計(jì)算 5.傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算 6.解吸。第9周蒸餾1.二元物系的汽液平衡； 2.簡單蒸餾 3.平衡蒸餾和平衡級(jí)概念； 4.精餾原理 5.理論板概念 6.理論板數(shù)的圖解法和逐板計(jì)算法 7.塔板效率；8.等板高度； 9.回流比的影響及其選擇 10.水蒸氣蒸餾，間歇蒸餾第10周氣液傳質(zhì)設(shè)備1概述：塔設(shè)備的分類；塔設(shè)備的性能指標(biāo) 2填料塔：填料塔的結(jié)構(gòu)；填料的種類；填料塔的流體力學(xué)性能和氣液傳質(zhì)；填料塔附件；第11周氣液傳質(zhì)設(shè)備3板式塔：板式塔的結(jié)構(gòu)；塔板的型式；塔板的流體力學(xué)性能；塔板效率 4填料塔和板式塔的比較：兩種塔型的異同點(diǎn)；塔

8、型的選擇第12周干燥1.空氣的性質(zhì)及濕度圖；2.干燥器的物料衡算及熱量衡算；3.濕分在氣-固兩相間的平衡，氣-固或氣-液兩相間的熱、質(zhì)傳遞；4.恒定干燥條件下的干燥速度和干燥時(shí)間的計(jì)算；5.常用干燥設(shè)備。第13周教學(xué)實(shí)驗(yàn)流體流動(dòng)阻力測定實(shí)驗(yàn)：測定流體流過光滑管與粗糙管的直管阻力，作出實(shí)測的摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)曲線，并與教材中推薦的經(jīng)驗(yàn)曲線或理論關(guān)系曲線相比較；測出一定開啟度的閘閥的局部阻力系數(shù)數(shù)值。第14周教學(xué)實(shí)驗(yàn)離心泵性能特性曲線測定實(shí)驗(yàn)：測定離心泵在一定轉(zhuǎn)速下輸送水的特性曲線，即壓頭、軸功率和泵效率與流量曲線第15周教學(xué)實(shí)驗(yàn)液體流量計(jì)校正：測定孔板式流量計(jì)及渦輪式流量計(jì)的流量系數(shù)及儀表常數(shù)第16周教學(xué)實(shí)驗(yàn)氧解析實(shí)驗(yàn)：測定傳質(zhì)系數(shù)第17周教學(xué)實(shí)驗(yàn)測定干濕填料層壓降注：1. 掌握程度指學(xué)生應(yīng)掌握教師講授內(nèi)容的程度，分為“熟練掌握、熟悉、了解”等；2. 學(xué)習(xí)內(nèi)容包括課前閱讀、課程作業(yè)、課后復(fù)習(xí)、文獻(xiàn)綜述、課下實(shí)驗(yàn)、課程論文等； 3. 在教學(xué)過程中，“教學(xué)進(jìn)度及基本內(nèi)容”可以根據(jù)實(shí)際情況有小幅度調(diào)整。三、推薦教材及閱讀文獻(xiàn)（包括按章節(jié)提供必讀文獻(xiàn)和參考文獻(xiàn)）1. 譚天恩、竇梅、周明華.化工原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007. 2. 陳敏恒.化工原理.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. 3. 柴誠敬,張國亮.化工流體流動(dòng)與傳熱，化學(xué)工業(yè)出版社，2000